高中《實驗化學》模塊教育價值與教學實施

【摘要】在分析蘇教版《實驗化學》模塊教育價值的基礎上,探討《實驗化學》模塊的教學方法,并從教材、教師、評價等視角說明在教學過程中存在的問題及其對策。

【關鍵詞】教育價值 教學分析 問題與對策

2006年9月,浙江省開始實施高中新課程教學,把《實驗化學》模塊作為我省高中理科學生必修模塊。據(jù)筆者了解,全國實施新課程實驗的省份中很少選這個模塊。浙江省為什么與其他省的做法不同?作為省高中化學新課程專業(yè)指導委員會成員,在選課過程的討論中,認真分析了《實驗化學》模塊的教育價值,并根據(jù)本省的實際作出了理性的選擇。本文從研究《實驗化學》模塊的教育價值入手,結合一年多來對蘇教版高中化學《實驗化學》模塊的教學實踐,探討《實驗化學》模塊的教學方法,并提出了教學過程中所遇到的問題及其對策。

一、教育價值分析

在2003年版《普通高中化學課程標準(實驗)》中明確提出了新課程理念,尤其強調通過以化學實驗為主的探究活動,使學生體驗科學探究的過程,激發(fā)學習化學的興趣,強化科學探究意識,促進學習方式的轉變,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。以實驗為基礎是化學學科的重要特征之一,為充分體現(xiàn)化學實驗的功能,高中化學新課程除了在其他各模塊中加強了對實驗的要求外,還專門設置了《實驗化學》選修模塊?！秾嶒灮瘜W》是為對化學實驗感興趣的學生開設的選修模塊,以滿足他們學習和發(fā)展的需求。在內容的選擇與編排上,教材更注重將知識的邏輯順序、學生的認知順序和心理發(fā)展相結合,體現(xiàn)了尊重學生,以學生為主體的新課程改革的指導思想。

設置《實驗化學》模塊有助于學生能夠更深刻地認識實驗在化學科學中的地位,掌握化學實驗的基本方法和技能,培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力。該模塊內容包括學習基本化學實驗方法和技能,了解現(xiàn)代化學實驗技術,樹立綠色化學的基本思想,此外還有一定數(shù)量的定量實驗和化學實驗設計,讓學生通過實驗化學學習概念和理論、元素化合物知識,并在實驗方法和技能、科學態(tài)度和思想觀念上獲得進一步的發(fā)展。

高中化學必修模塊和其他選修模塊中,都不缺少化學實驗的內容,但《實驗化學》模塊和化學課程的其它模塊就化學實驗內容而言,還是存在著較為明顯的差別。首先在實驗內容的編排方式上不同。其他模塊的化學實驗內容是滲透在各模塊學習的內容之中,《實驗化學》精選核心的化學實驗方法,如“物質的分離”、“物質性質及反應規(guī)律的研究”、“物質的檢驗”、“物質的制備”等化學基礎知識和基本原理。引導學生通過實驗學化學,關注現(xiàn)代化學實驗技術和化學發(fā)展趨勢,增強教材的時代感;與生產、生活實際相結合,構建實驗活動任務的生動情景,符合新課程理念,突顯新課程理念,突顯探究過程;滲透綠色化學思想,培養(yǎng)學生的環(huán)保意識。教材具有開放性,為教和學留下發(fā)展空間。其次在學習的內容和要求上有所不同,學習內容的側重面不同。其他模塊的化學實驗內容不要求系統(tǒng)學習化學實驗知識、技能、主要是運用實驗手段為所學習的化學知識提供必要的感性認識、運用實驗方法驗證化學知識、通過化學實驗探究物質性質與變化規(guī)律?！秾嶒灮瘜W》在化學實驗知識、方法、技能上要求的深廣度在所有各學習模塊中是最高的,所涉及的元素化合物和化學原理知識以必修模塊的內容為基礎,依據(jù)實驗學習的需要,適當提高拓寬。第三是在學習方式和教學方式上有所不同。《實驗化學》的學習以實驗課題的完成來驅動學習任務的完成,更強調學生的實踐、討論、思考和協(xié)作學習,也更需要教師在學生實踐活動中有意識地觀察、了解學生的學習行為,及時給予幫助和指導。

按照課程標準的規(guī)定,結合中學化學實驗的特點,蘇教版高中化學新課程《實驗化學》共分七個專題,每個專題設置2~3個課題,共16個課題,每個課題設置1-2個相關的拓展課題,七個專題的基本結構體系及教學目標如下:

課題的內容體系主要由“知識預備”、“課題方案設計”、“記錄與結論”和“拓展課題”四部分組成,各組成中穿插有一定針對性的支持性欄目。在每個專題的結尾處設置有“整理與歸納”和“專題作業(yè)”欄目,以便對所學專題知識進行系統(tǒng)地總結。

有人認為《實驗化學》課程模塊就是讓學生做做實驗,增加學生實驗機會,提高學生動手能力。這種單純的為實驗而實驗的教學目的是不全面的,筆者認為在《實驗化學》的教學中應注意充分發(fā)揮以下教育價值。

1.化學實驗是學生認識化學的重要方法?；瘜W學科的特征決定了實驗是學生學習化學的重要方法。許多物質的性質能在化學實驗中顯示,一般化學原理能在化學實驗中表現(xiàn)。因而通過化學實驗,學生不但能訓練化學技能還可能獲得化學的知識和技能,了解化學的觀點和化學研究的方法,形成科學精神。

2.化學實驗是學生進行科學探究的重要途徑。探究性學習是學生自主地獲取知識和技能、體驗和了解科學探究的過程和方法、形成和提高創(chuàng)新意識、樹立科學價值觀的活動過程?；瘜W實驗是學生化學學習中的能動的實驗活動形式?；瘜W實驗為學生創(chuàng)設了親身參與實踐的情境,即有獲知、激趣、求真、循理、育德等教育功能?？茖W探究活動型欄目設計一般可表示為以下內容(見下表)。

化學實驗的功能和探究性學習特征決定了化學實驗必然是探究性學習的重要途徑。

3.化學實驗是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實驗能力的重要過程。戴安幫先生曾指出:“全面的化學教育不僅傳授化學知識、技術、更要訓練科學思維和科學方法、培養(yǎng)科學精神和科學品德。”化學實驗作為化學教育的重要組成部分,是訓練科學思維和科學方法的有效途徑。探索性實驗能夠培養(yǎng)和訓練學生的科學假說方法;在實驗設計的過程培養(yǎng)和訓練學生的科學實驗方法;在實驗現(xiàn)象的觀察過程中培養(yǎng)和訓練學生的科學觀察方法;在實驗現(xiàn)象和結果的處理過程中培養(yǎng)和訓練學生的科學抽象方法。

二、教學過程分析

《實驗化學》模塊共編入36個實驗研究課題(包括拓展課題),從衢州市重點中學調查情況來看,沒有一個學校能嚴格按教材的要求開展教學活動,主要原因有兩個,一是教材本身的問題,若一個實驗課題安排一個課時就需要36個課時,再加上有些實驗課題必須要在2課時甚至更多的時間內才能完成,顯然在規(guī)定的每個模塊的教學時間上是無法安排的;二是在實驗室的調配使用上也存在很大的困難,以浙西最好硬件的我校(注:此處指浙江省衢州市第二中學,下文同)為例,也只是勉強開展《實驗化學》模塊教學。我們的主要做法是:

1.課內課外相互調節(jié)。在實施過程中,我們將有些課題的整個實驗活動分兩部分進行,一部分實驗活動安排在課外進行,如實驗知識的預備、相關資料的查找等。部分實驗活動在普通教室進行,如實驗原理分析和討論;實驗方案的設計和評價;實驗數(shù)據(jù)的處理和分析;實驗成果的展示和交流等。同一個實驗專題的數(shù)個實驗課題可在不同的實驗室同時布置,使同年級的多個平行班可同時在不同的實驗室交叉進行實驗,以解決數(shù)個班級需同時使用同一個實驗室的矛盾。

拓展課題主要是為對本課題的深入研究而設,但考慮到在拓展課題中常常會介紹一些新的化學知識和實驗方法,這些新的知識和方法往往不是要求全體學生都必須掌握,所以,對于拓展課題的處理方法,我們根據(jù)省學科教學指導意見的要求,結合本校學生的實際情況,把有些拓展課題作為部分學生課外活動或研究性學習的選題,如“粗鹽的提純”“用粉筆進行層析分離”“鋁熱反應”“真假碘鹽的鑒別”“水果中維生素C含量的測定”等?；蜻x用拓展課題中的某些內容作為擴大學生化學知識領域,培養(yǎng)學生化學學習興趣,提高學生實驗研究能力的素材。

2.必修選修相互融合。為了解決實驗室緊張與實驗員工作負擔的矛盾,我們在實施過程中,采用了將部分實驗研究專題穿插在其它選修模塊中進行。如專題2中“乙醇和苯酚的性質”,“苯酚和甲醛的反應”可在有機化學反應專題中進行研究。專題4中“硫代硫酸鈉與酸反應速率的影響因素”、“藍瓶子實驗”、“催化劑對過氧化氫分解反應速率的影響”、“過氧化氫酶的催化作用”、“蔗糖的燃燒”、“反應條件對化學平衡的影響”、“淀粉與碘顯色現(xiàn)象的探究”、“壓強對化學平衡的影響”、專題5中“原電池”、“干電池模擬實驗”、“電解與電鍍”、“阿伏加德羅常數(shù)測定”共14個實驗可穿插在“化學反應原理”模塊的相應專題中進行。這些內容的插入,既可豐富學生在化學原理學習和有機化學知識學習過程中的實驗內容,又可提高實驗研究專題的使用效率。

3.新課與復習課相互滲透。為了解決新課課時緊張和復習課時相對比較寬松的矛盾。我們將部分實驗研究專題放在高三復習時進行。如專題3“物質的檢驗與鑒別”中五個實驗,要求學生有豐富的元素化合物知識、有較強的邏輯推理能力,專題7“物質的制備與合成”中的四個實驗要求學生有較強的實驗綜合能力,這些專題安排在高三化學復習課中進行,將本模塊在教學時間上向高三延伸。這也可使高三的學生在復習中能不斷接受新的知識,有更多的復習途徑和方式,一改以往高三學生只“炒冷飯”、只做習題的枯燥學習方式。實踐證明這樣做的確激發(fā)了學生在高三復習時的學習興趣,效果不錯,學生反映良好。

三、問題及建議

我們在《實驗化學》模塊實施過程中碰到了許多問題,歸納起來主要有以下三個:

1.教材的問題。我們在實施過程中,教師反映較大的主要是教材內容選擇不切實際,特別是儀器和藥品的問題、實驗時間過長的問題、實驗現(xiàn)象不明顯的問題、環(huán)境污染問題等,導致教學過程受阻,教學效率下降。如:《實驗化學》專題1課題3《硝酸鉀晶體的制備》實驗、專題7課題1《硫酸亞鐵銨的制備》實驗、專題7課題2《阿司匹林的合成》實驗中的布氏漏斗、吸濾器、抽氣泵;專題5課題2《電解與電鍍》實驗中的氯化鋅、硼酸;專題6課題2《鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度的測定》實驗和專題7課題2《阿司匹林的合成》實驗中的電子天平;專題7課題2《阿司匹林的合成》實驗中的乙酸酐藥品等,上述化學儀器、藥品就連一些城市中學也不具備,貧困地區(qū)或農村中學就更不必說了。這樣就導致實驗無法正常開展,直接影響模塊教學的效率。我們建議教師要主動向學校有關部門反應,及時請購相關儀器和藥品。再如有些實驗需要很長時間的準備和觀察,這在課堂教學中似乎又不可能。以我校為例,高二化學周課時僅3節(jié),而《實驗化學》專題2課題1《鋁及其化合物的性質》中培養(yǎng)明礬晶體實驗需要學生連續(xù)3天觀察實驗現(xiàn)象,這在中學是做不到的。專題7課題2《阿司匹林的合成》實驗,也難以在一個課時內完成。面對這種情況,我們采取的措施是把這些實驗做成錄像或多媒體,在課堂中讓學生觀摩實驗過程。

還有一些實驗對試劑的要求較高,中學實驗室難以達到要求,造成實驗現(xiàn)象不明顯或無現(xiàn)象,直接影響到教學效率,如《實驗化學》專題5課題1《原電池》“金屬的電化學腐蝕”中的“析氫腐蝕”實驗,是比較鐵釘和繞有銅絲的鐵釘兩者在0.1mol·L-1鹽酸中的腐蝕快慢。理論上講,是后者腐蝕速率快,放出氣泡多,也是后者先出現(xiàn)藍色沉淀。但事實并非如此,而是產生氣泡都不明顯,藍色沉淀也不明顯。原因可能是未繞銅絲的鐵釘不純,也發(fā)生原電池反應;也可能現(xiàn)在生產鐵釘?shù)蔫F改變了成分成為“不銹鐵”,或經(jīng)過“發(fā)藍”處理,在酸中不易形成原電池,因而反應慢,產生Fe2+很少,因而看不到藍色沉淀。“吸氧腐蝕”實驗也有現(xiàn)象不明顯的問題。我們建議該實驗中的鐵釘、鐵片均采用化學實驗用的鐵制品,由于生活中用的鐵釘鐵片通常都是不銹鋼制品,對實驗有嚴重影響;銅絲也要先打磨,除去其表面的特殊保護膜?！拔醺g”用的鐵片用銅棒用力刻劃后,再在上面滴含酚酞的食鹽水,以提高實驗效率。

化學實驗的用品和化學實驗中產生的物質不少是有毒和有害的,它不僅對環(huán)境造成了污染,更嚴重的是危及師生的健康甚至是生命危險。在《實驗化學》專題2課題2乙醇和苯酚的性質實驗中,教材安排了苯酚的溶解性、苯酚與FeCl3溶液、苯酚和溴水、苯酚和金屬鈉的反應實驗,還要設計實驗比較鹽酸、碳酸、苯酚的酸性強弱,照課本用量計算,每個班(平均50人)至少用掉51g以上的苯酚晶體。在《實驗化學》專題3課題2亞硝酸鈉和食鹽的鑒別實驗中,反應中生成的氮的氧化物危害也很大。我們建議教材編寫者能根據(jù)實際情況選擇內容,或對實驗進行改進,最大限度地降低污染,達到綠色化學實驗的要求。如在化學實驗教學中引入微型化學實驗,不僅能激發(fā)學生的學習化學的興趣,還可以培養(yǎng)學生的勤儉節(jié)約品德、環(huán)境保護意識,對提高學生的科學素養(yǎng)起著重要的作用。不管選擇了哪種版本的《實驗化學》,教師應該在實驗教學過程中努力改進教學方法,增強環(huán)境保護意識。

2.教師的問題。經(jīng)常聽周邊的教師說,自己教了這么多年書,而對新課程,特別是《實驗化學》模塊真的不知道該怎么教。新課程對教師的專業(yè)素養(yǎng)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。教師面對許多從未接觸過的實驗,在缺乏參考資料的情況下,很難隨心所欲地開展實驗教學活動,這反映了中學教師的專業(yè)水平有待于提高。調查中發(fā)現(xiàn)很多教師的辦公桌上堆滿了教輔用書和各地的高考試卷,而關于教學研究方面的化學教育期刊和書籍幾乎沒有。如果教師本身不會探究,怎么能夠引導學生進行探究;教師本身不能創(chuàng)新,怎么能教育出有創(chuàng)新精神的學生。

新課程強調以探究為主的實驗教學模式,很多教師改變了傳統(tǒng)的教學觀念,在化學實驗教學中形式上注重讓學生進行實驗探究,但多數(shù)情況下仍是教師按照教材中實驗步驟或提示進行相關“實驗探究”,沒有也不可能讓學生有足夠的時間自己去觀察、思考。

新課程強調以學生為主體的親自實驗,只有學生親自參與實驗活動,才能更好地發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,進而在提高其操作技能的同時,通過教師引導,把化學實驗僅作為驗證化學知識和鞏固化學知識的手段,提升為在實驗中培養(yǎng)學生探究能力和創(chuàng)新思維能力的載體。上述問題的產生的主要原因還是教師受片面追求升學率的影響:重視知識傳授,如實驗操作步驟講解、實驗現(xiàn)象結論的描述等,忽視了學生的發(fā)展。我們建議相關部門要加強教師教育,進一步開展對新課程理念的學習,更新教師的教育觀念,讓化學教師認識到全面開展化學實驗教學對促進學生全面發(fā)展的重要性。也希望有關部門能提供激勵機制,讓化學教師樂于開展實驗教學;制定相應的學科管理政策,對每一學期化學實驗教學的開展作定量的規(guī)定,監(jiān)督新課程化學實驗教學的實施。

3.評價的問題。隨著新課程改革的深入,在化學實驗教學中存在的問題也越來越明顯,化學實驗教學在很多學校不是被強化,而是被弱化了。其中原因除了上面列出的問題外還與學校領導的管理,以及相關教育主管部門和高考評價機制等有關系。從江蘇省的部分骨干教師新課程培訓會議上了解的信息得知,《實驗化學》模塊幾乎沒有一個學校選修,這似乎與新課程的初衷大相徑庭。究其原因,很多教師認為實驗在高考中分值小,而且做實驗與不做實驗在高考中區(qū)分度不大,目前也不可能在高考中考查每個學生的實驗操作。目前對化學實驗評價形式一般還是以紙筆實驗為主。一些教師平時不做實驗,他們認為,只要學生做大量的實驗題,考試照樣得高分。這種單一的評價方式降低了學生化學實驗學習的積極性,不利于學生科學素養(yǎng)的全面發(fā)展。

對于實驗教學應該建立起促進學生科學素養(yǎng)全面發(fā)展的化學實驗教學評價體系。在評價主體上以“他評”和“自我評價”相結合;在評價內容上既包括化學實驗知識和化學實驗技能方面,還應包括過程與方法、情感態(tài)度與價值觀方面,在評價方法上應以“質性評價”為主,提倡使用“檔案袋評價”和“活動表現(xiàn)評價”;同時還應注意將質性評價和量化評價有機結合起來。逐漸構建促進學生科學素養(yǎng)全面發(fā)展的“評價主體多元、評價內容全面、評價方式多樣“的化學實驗教學評價體系。

由于新課程實驗在全國起步較晚,模塊設置下的新課程教學,特別是《實驗化學》模塊教學的研究成果不多,所以有些觀點和做法有待探討。需要全體化學教育工作者和化學課程開發(fā)者的共同研究,我們堅信只要大家用心去做,加強交流,任何困難都能解決,面對新課程,我們會一如既往地關注、實踐和傾聽著,渴望能得到更多同仁的關注。

參考文獻:

[1]教育部.普通高中化學課程標準(實驗)[S].北京:人民教育出版社,2003:1-3.

[2]鄭長龍.化學實驗教學新視野[M].北京:高等教育出版社,2003:226-227.

[3]王磊,劉克文,支瑤,趙河林.高中新課程選修課教與學·化學[M].北京:北京大學出版社,2006.

[4]蔡文聯(lián),饒志明,李燕琴.高中選修模塊教材《實驗化學》三種版本的比較分析[J].化學教育,2008,(2):15-20.

[5]龔正元,王祖浩.化學教科書中科學過程及其表征方式[J].中學化學教學參考,2008,(5):3.

[6]魯云龍,包朝龍.把現(xiàn)代教育技術引入化學實驗中[J].教書育人,2009,(7):59-61.

[7]包朝龍,徐素芳.當遭遇實驗結果“不配合”時——從一些尷尬的實驗現(xiàn)象說起[J].教書育人,2008,(8):44-45.

[8]程玉珊.微型化學實驗初探[J].中學化學教學參考,2008,(11):32-33.

[9]李貴香,王秀紅.新課標下山東省高中化學實驗教學情況的調查與分析[J].化學教育,2008,(7):50.

[10]強世蒼,熊言林,嚴增進,新課程高中化學實驗教學的調查報告[J].化學教育,2008,(3):63.